一种基于自适应均衡的车规T-BOX锂电芯管控方法及系统与流程

本发明涉及电芯管控，具体为一种基于自适应均衡的车规t-box锂电芯管控方法及系统。

背景技术：

1、t-box作为车辆与云端服务平台之间通信的核心节点，承担着车辆定位、远程诊断、紧急呼叫及空中升级等关键功能。为保证在车辆主电源断开或异常断电工况下t-box仍能维持基本的通信与数据存储能力，t-box内部通常配备有由多节锂离子电芯串联构成的备用电池组，该备用电池组在车辆正常运行时由整车电源充电，在车辆驻车或主电源离线时为t-box独立供电。

2、锂离子电芯在串联成组使用过程中，由于制造工艺差异、温度场分布不均以及自放电率不一致等因素，各电芯的荷电状态会逐渐出现分化。为抑制这种分化、最大化电池组的可用容量并延缓电芯老化，业界普遍采用均衡控制技术对串联电芯组进行管理。

3、其中，现有技术存在的局限至少包括如下问题，在车辆长期驻车且t-box处于间歇式低功耗监听工况下，备用电池组中各锂电芯因自放电速率差异与循环老化路径分化，内阻参数逐渐呈现离散化分布，当车辆启动唤醒信号触发充电回路导通时，充电电流以脉冲瞬态形式注入电池组，老化程度较高的锂电芯因其欧姆内阻偏大且极化动态响应滞后，端电压在瞬态激励下产生超出真实荷电状态对应水平的瞬时虚高分量；

4、现有技术普遍将端电压作为均衡决策的核心判据来源，未对瞬态工况下电压信号的可信程度加以区分，导致内阻虚高引起的失真端电压被直接采纳为均衡判断依据，从而容易使实际荷电状态偏低的老化电芯因电压虚高被错误识别为均衡放电对象，并对其执行持续的放电泄放操作，使得该电芯的荷电状态降低，内阻分化程度加剧，从而容易使均衡控制从抑制组内差异的手段异化为加剧分化的扰动源。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于自适应均衡的车规t-box锂电芯管控方法及系统，解决了现有技术因未区分瞬态工况下电压信号可信程度，导致均衡控制方向与实际荷电状态相悖的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于自适应均衡的车规t-box锂电芯管控方法，包括以下步骤：采集车规t-box中各锂电芯的端电压及串联回路电流，并检测充电脉冲瞬态工况；在充电脉冲瞬态工况下，对各锂电芯的端电压及串联回路电流进行准入评估处理，得到各锂电芯的电压可信度，并识别各可信锂电芯；基于各可信锂电芯的端电压及串联回路电流，进行电压自适应解耦重构处理，反推得到各可信锂电芯的开路电压；并在电压自适应解耦重构处理中，提取各可信锂电芯的内阻分化系数，结合预设的电压与荷电状态映射关系进行修正，获取各可信锂电芯的校准荷电状态；基于开路电压与校准荷电状态，对各可信锂电芯进行自适应均衡决策。

3、进一步地，检测车辆充电脉冲瞬态工况的具体步骤如下：基于串联回路电流，计算串联回路电流的电流变化率和电流阶跃幅值；当电流变化率的绝对值、电流阶跃幅值的绝对值以及串联回路电流方向同时满足预设瞬态进入条件，判定为检测到充电脉冲瞬态工况，置位瞬态工况标志；在瞬态工况标志置位期间，持续监测电流变化率，当电流变化率的绝对值满足预设瞬态退出条件，清空瞬态工况标志，判定充电脉冲瞬态工况结束。

4、进一步地，得到各锂电芯的电压可信度的具体步骤如下：对串联回路电流进行微分计算，得到电流变化率惩罚项；获取各锂电芯的欧姆内阻值，并进行归一化处理，得到欧姆内阻惩罚项；基于各锂电芯的端电压，提取端电压变化量均值以及各锂电芯的端电压变化量，并进行偏差处理，得到瞬态压升异常度惩罚项，并结合电流变化率惩罚项、欧姆内阻惩罚项进行综合处理，得到各锂电芯的电压可信度；

5、其中，计算各锂电芯的电压可信度的具体公式如下：

6、；其中，依次为电流变化率惩罚项、欧姆内阻惩罚项、瞬态压升异常度惩罚项对应的权重系数。

7、进一步地，识别各可信锂电芯的具体步骤如下：获取各锂电芯被标记的历史状态；将电压可信度，与预设的低阈值和高阈值进行比较，根据比较结果和对应的历史状态进行协同识别，即：若锂电芯的历史状态为可信，且其电压可信度低于低阈值，则将该锂电芯标记为暂不可信锂电芯；若锂电芯的历史状态为暂不可信，且其电压可信度指标回升至高阈值之上，则将该锂电芯标记为可信锂电芯。

8、进一步地，电压自适应解耦重构处理的具体步骤如下：建立一阶rc等效电路模型，构建增量形式离散差分方程，并确定待辨识参数向量；采用双遗忘因子递推最小二乘算法，对待辨识参数向量进行在线辨识，并在递推辨识过程中，根据串联回路电流的电流变化率，自适应切换遗忘因子的取值；基于辨识得到的参数向量，提取各可信锂电芯的欧姆内阻和极化参数，并通过状态观测器估计各可信锂电芯的极化电压；基于各可信锂电芯的端电压、极化电压以及欧姆内阻，通过消除动态压降影响，反推得到各可信锂电芯的开路电压。

9、进一步地，获取各可信锂电芯的校准荷电状态的具体步骤如下：基于开路电压，通过电压与荷电状态映射关系进行插值处理，获得各可信锂电芯的初始荷电状态；利用内阻分化系数，对初始荷电状态进行补偿修正，得到各可信锂电芯的校准荷电状态；其中，各可信锂电芯的校准荷电状态按下式计算：；其中，为补偿修正系数。

10、进一步地，对各可信锂电芯进行自适应均衡决策之前，自适应均衡决策的启动步骤如下：基于各可信锂电芯的内阻分化系数，确定最大内阻分化度；

11、并基于各可信锂电芯的开路电压，确定开路电压极差；基于预设的基础压差阈值，并结合最大内阻分化度以及串联回路电流进行动态补偿处理，生成自适应动态阈值：；其中，为动态补偿系数；若各可信锂电芯的端电压处于预设的均衡电压窗口内，最大内阻分化度低于预设的内阻一致安全阈值，且开路电压极差高于自适应动态阈值，则开启自适应均衡决策。

12、进一步地，对各可信锂电芯进行自适应均衡决策的具体步骤如下：对各可信锂电芯按开路电压进行排序，选取开路电压最高的可信锂电芯作为候选放电均衡对象；读取候选放电均衡对象的内阻分化系数，并结合候选放电均衡对象的校准荷电状态与其余可信锂电芯的校准荷电状态之间的差异分布，生成候选放电均衡对象的均衡适宜度指标；均衡适宜度指标由以下公式计算得到：；其中，为衰减系数；当均衡适宜度指标满足预设条件时，对候选放电均衡对象执行放电均衡操作；否则，跳过候选放电均衡对象，按开路电压降序对下一可信锂电芯进行评估，直至遍历完所有可信锂电芯。

13、进一步地，还包括前馈整车协调，其具体步骤如下：获取各可信锂电芯的历史内阻分化系数序列，并计算各可信锂电芯的内阻分化老化趋势指标；基于内阻分化系数及内阻分化老化趋势指标，预测各可信锂电芯在预设预测时长后的内阻分化系数预测值；基于内阻分化系数预测值，生成充电电压降额指令。

14、一种基于自适应均衡的车规t-box锂电芯管控系统，包括：数据采集单元，用于采集车规t-box中各锂电芯的端电压及串联回路电流，并检测充电脉冲瞬态工况；电压可信度门控单元，用于在充电脉冲瞬态工况下，对各锂电芯的端电压及串联回路电流进行准入评估处理，得到各锂电芯的电压可信度，并识别各可信锂电芯；自适应解耦重构单元，用于基于各可信锂电芯的端电压及串联回路电流，进行电压自适应解耦重构处理，反推得到各可信锂电芯的开路电压；内阻分化修正单元，用于在电压自适应解耦重构处理中，提取各可信锂电芯的内阻分化系数，结合预设的电压与荷电状态映射关系进行修正，获取各可信锂电芯的校准荷电状态；自适应均衡决策单元，用于基于开路电压与校准荷电状态，对各可信锂电芯进行自适应均衡决策。

15、本发明具有以下有益效果：

16、（1）、该基于自适应均衡的车规t-box锂电芯管控方法，通过将端电压信号与电流变化率、欧姆内阻以及群体压升偏差进行多维关联评估，在充电脉冲瞬态工况下对每个锂电芯的电压进行准入资格验证，对于被判定为暂不可信的电芯，其端电压数据被结构性切断，不再进入后续的开路电压反推与均衡决策环节，从而阻断了因内阻虚高而产生的失真电压向均衡决策链路的传递路径，使得均衡控制不再依据虚假的电压偏高信号对实际荷电状态偏低的电芯执行放电操作，进而避免反向控制失效。

17、（2）、该基于自适应均衡的车规t-box锂电芯管控方法，通过在获取电芯真实开路电压时，采用增量形式的离散差分方程消除对开路电压先验值的依赖，并通过双遗忘因子递推最小二乘算法对电芯模型参数进行在线辨识，根据电流变化率自适应切换遗忘因子，在电流剧烈波动时快速跟踪欧姆内阻变化、在电流平稳时稳定辨识极化参数，在此基础上，利用内阻分化系数对查表得到的初始荷电状态进行补偿修正，将电芯老化程度差异引起的开路电压推算偏差纳入修正，使得输出的校准荷电状态更贴近电芯的真实储能水平，从而提高了均衡决策的可靠程度。

18、（3）、该基于自适应均衡的车规t-box锂电芯管控方法，通过在执行均衡放电前，引入均衡适宜度指标进行判断，将候选电芯的校准荷电状态与组内其余电芯的差异分布，以及候选电芯自身的内阻分化系数综合纳入考量，对高电压伴随高内阻分化的电芯施加指数衰减惩罚，避免对虚假高压电芯执行放电，同时，将内阻分化系数的长周期演变趋势纳入前馈协调，通过回归预测电芯内阻分化的走向，在预测值触及降额触发阈值时向整车电源管理发送充电电压降额指令，从充电策略源头降低电芯的荷电状态上限，从而使均衡管理从结果补偿转向对分化诱因的源头干预。

19、（4）、该基于自适应均衡的车规t-box锂电芯管控系统，通过数据采集单元对充电脉冲瞬态工况进行精确检测与标志置位，再由电压可信度门控单元依据多维特征对各电芯端电压进行可信度量化评估并执行门控状态转移，将判定为暂不可信电芯的失真电压数据在控制链路中结构性阻断，自适应解耦重构单元仅接收可信电芯的端电压与电流数据，利用双遗忘因子递推最小二乘在线辨识算法消除动态压降影响并反推开路电压，内阻分化修正单元在此基础上提取各电芯的内阻分化系数并对查表结果进行补偿修正后输出校准荷电状态，自适应均衡决策单元以校准后的开路电压和荷电状态为输入，在执行放电均衡前引入均衡适宜度指标对候选对象进行二次甄别，从而保障均衡控制指令始终建立在可信数据与真实状态的基础之上。

20、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。